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DE202022106398U1 - Security system with a security system - Google Patents

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DE202022106398U1
DE202022106398U1 DE202022106398.2U DE202022106398U DE202022106398U1 DE 202022106398 U1 DE202022106398 U1 DE 202022106398U1 DE 202022106398 U DE202022106398 U DE 202022106398U DE 202022106398 U1 DE202022106398 U1 DE 202022106398U1
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Abstract

Sicherheitssystem (1) zur Lokalisierung einer Person (2) und/oder eines Objektes (8) in einem Überwachungsbereich, mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (3), mit mindestens einem Funkortungssystem (4) zur Positionsbestimmung der Person (2) und/oder des Objektes (8) im Überwachungsbereich, mit mindestens einem ortsauflösenden Sensor (7) zur Anwesenheitsbestimmung der Person (2) und/oder des Objektes (8) in einem Schutzfeld des ortsauflösenden Sensors (7), wobei das Schutzfeld innerhalb des Überwachungsbereichs angeordnet ist, wobei das Funkortungssystem (4) angeordnete Funkstationen (5) aufweist, wobei an der Person (2) und/oder dem Objekt (8) mindestens ein Funktransponder (6) angeordnet ist,
wobei mittels dem Funkortungssystem (4) Positionsdaten der Person (2) und/oder des Objektes (8) ermittelbar sind,
wobei die Positionsdaten von den Funkstationen (5) des Funkortungssystems (4) an die Steuer- und Auswerteeinheit (3) übermittelbar sind,
und mittels des ortsauflösenden Sensors (7) Statusinformationen zum Schutzfeld ermittelbar sind,
wobei Statusinformationen zum Schutzfeld von dem ortsauflösenden Sensor (7) an die Steuer- und Auswerteeinheit (3) übermittelbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist, die Positionsdaten des Funkortungssystems (4) und die Statusinformationen des ortsauflösenden Sensors (7) auszuwerten und
und wenn eine Person (2) und/oder ein Objekt (8) von dem Funkortungssystem (4) in dem Überwachungsbereich ermittelt werden die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist den ortsauflösenden Sensor (7) in einen Betrieb mit nicht reduziertem Sicherheitslevel zu versetzen,
und wenn keine Person (2) und/oder kein Objekt (8) von dem Funkortungssystem (4) in dem Überwachungsbereich ermittelt werden, die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist den ortsauflösenden Sensor (7) in einen Betrieb mit reduziertem Sicherheitslevel zu versetzen.

Figure DE202022106398U1_0000
Security system (1) for locating a person (2) and/or an object (8) in a surveillance area, with a control and evaluation unit (3), with at least one radio location system (4) for determining the position of the person (2) and/or of the object (8) in the monitoring area, with at least one spatially resolving sensor (7) for determining the presence of the person (2) and/or the object (8) in a protective field of the spatially resolving sensor (7), the protective field being arranged within the monitoring area, wherein the radio location system (4) has arranged radio stations (5), at least one radio transponder (6) being arranged on the person (2) and/or the object (8),
wherein position data of the person (2) and/or the object (8) can be determined by means of the radio location system (4),
wherein the position data can be transmitted from the radio stations (5) of the radio location system (4) to the control and evaluation unit (3),
and status information about the protective field can be determined by means of the spatially resolving sensor (7),
wherein status information about the protective field can be transmitted from the spatially resolving sensor (7) to the control and evaluation unit (3),
characterized in that the control and evaluation unit (3) is designed to evaluate the position data of the radio location system (4) and the status information of the spatially resolving sensor (7) and
and if a person (2) and/or an object (8) are detected by the radio location system (4) in the monitoring area, the control and evaluation unit (3) is designed to set the spatially resolving sensor (7) to operation with a non-reduced security level offset,
and if no person (2) and/or no object (8) is detected by the radio location system (4) in the monitoring area, the control and evaluation unit (3) is designed to switch the spatially resolving sensor (7) into operation with a reduced security level offset.
Figure DE202022106398U1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem zur Lokalisierung einer Person gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a security system for locating a person according to the preamble of claim 1.

In der Sicherheitstechnik eingesetzte Sicherheitssysteme müssen besonders zuverlässig und eigensicher arbeiten und deshalb hohe Sicherheitsanforderungen erfüllen, beispielsweise die Norm EN13849 für Maschinensicherheit und die Gerätenorm EN61496 für berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen (BWS).Safety systems used in safety technology must work particularly reliably and intrinsically safe and therefore meet high safety requirements, for example the EN13849 standard for machine safety and the EN61496 device standard for non-contact protective devices (BWS).

In einer industriellen Anlage wird ein erforderlicher Sicherheitslevel (engl. Safety Level) fast ausschließlich nur einmalig für eine Maschine festgelegt. Die Festlegung erfolgt während die Maschine entwickelt wird bzw. danach, wenn sie nachträglich mit Sicherheitstechnik ausgestattet wird. Die Validierung sprich die Abnahme der Sicherheit und des Sicherheitslevel erfolgt auch nur einmal nämlich im Rahmen der Inbetriebnahme. Das ist starr und unflexibel.In an industrial plant, a required safety level is almost exclusively set once for a machine. The determination is made while the machine is being developed or afterwards if it is subsequently equipped with safety technology. The validation, i.e. the acceptance of the security and the security level, only takes place once, namely during commissioning. This is rigid and inflexible.

Bisher werden Sicherheits-Sensoren meist für ein bis zwei vorgegebene Sicherheitslevel entwickelt und zugelassen. Z.B. ein Lichtgitter wird für Typ 2 und Typ 4 zertifiziert, ein Laserscanner für Typ 3 (Typ 2 bis 4 beispielsweise gemäß IEC/EN 61496-2). Es ist vom Hersteller fest vorgegeben, welches Sicherheitslevel der jeweilige Sensor hat.Up to now, safety sensors have usually been developed and approved for one or two specified safety levels. For example, a light grid is certified for type 2 and type 4, a laser scanner for type 3 (type 2 to 4, for example, according to IEC/EN 61496-2). The manufacturer specifies which safety level the respective sensor has.

Je höher das Sicherheitslevel ist, nach dem man den Sensor zulassen will, desto höher sind die Anforderungen an den Diagnose-Deckungsgrad, Redundanzen, Dokumentation während dem Entwicklungs-Prozess, Kompetenzen der Entwickler bezüglich funktioneller Sicherheit.The higher the security level to which you want to approve the sensor, the higher the requirements are for diagnostic coverage, redundancies, documentation during the development process, and developer competencies with regard to functional safety.

In diesem Umfeld wurde die ISO EN 13849-1 geprägt, welche die Performance Level ähnlich dem Sicherheitslevel definiert. Die ISO EN 13849-1 berücksichtigt die Maschinenrichtlinie und betrachtet Sicherheitsfunktionen sowohl qualitativ als auch quantitativ. In this environment, ISO EN 13849-1 was coined, which defines the performance level similarly to the safety level. ISO EN 13849-1 takes the Machinery Directive into account and considers safety functions both qualitatively and quantitatively.

Beispielsweise ist eine minimale Reflektivität von Objekten, die ein optischer Sicherheitssensor noch innerhalb seines Überwachungsbereichs erfassen können muss, auch abhängig vom Sicherheitslevel. Je höher das Sicherheitslevel, desto geringer die minimale Reflektivität der Objekte die sicher erfasst werden müssen. D.h. die zertifizierungsrelevanten Tests an einem optoelektronischer Sensor, der PL d erfüllen soll wird mit Prüfkörpern durchgeführt, die eine andere Reflektivität haben als ein Sensor mit PL b.For example, the minimum reflectivity of objects that an optical security sensor must be able to detect within its surveillance area also depends on the security level. The higher the security level, the lower the minimum reflectivity of the objects that must be safely detected. This means that the certification-relevant tests on an optoelectronic sensor that is supposed to meet PL d are carried out with test specimens that have a different reflectivity than a sensor with PL b.

Die DE102019131833A1 offenbart ein Verfahren zur Überprüfung der Einstellung von vorgegebenen Sicherheitsfunktionen eines Feldgeräts der Prozess- und Automatisierungstechnik. Dazu gehört die Festlegung eines an der Messtelle und/oder an dem Feldgerät benötigten Sicherheitslevels, wobei der festgelegte Sicherheitslevel die Soll-Einstellung der vorgegebenen Sicherheitsfunktionen des Feldgeräts definiert. In der Regel gibt es mehrere Sicherheitslevel, die jeweils eine Soll-Einstellung der vorgegebenen Sicherheitsfunktionen definieren. Die Sicherheitslevel sind für alle Feldgeräte gültig. Nach Konfiguration des Feldgeräts kann ein zum Feldgerät und/oder zur Messstelle passender Sicherheitslevel ausgewählt werden und mittels des Verfahrens überprüft und angepasst werdenThe DE102019131833A1 discloses a method for checking the setting of specified safety functions of a field device in process and automation technology. This includes determining a security level required at the measuring point and/or on the field device, whereby the specified security level defines the target setting of the specified security functions of the field device. As a rule, there are several security levels, each of which defines a target setting for the specified security functions. The security levels are valid for all field devices. After configuring the field device, a security level that matches the field device and/or the measuring point can be selected and checked and adjusted using the method

Sicherheitssensoren werden meist mit dem höchsten zur Verfügung stehenden Sicherheitslevel betrieben. D.h. die Sicherheitssensoren schränken die Betriebsabläufe meist viel stärker ein, als es die aktuelle Gefahrenlage erfordern würde. Die Auslegung des erforderlichen Sicherheitslevels erfolgt auf Basis vom statistisch schlechtesten Fall. Das bedeutet, dass es für die Annahme ausreicht, wenn der schlechteste Fall irgendwann im Produkt-Zyklus vorkommen kann, ggf. gewichtet mit dessen Auftretens-Wahrscheinlichkeit.Safety sensors are usually operated with the highest safety level available. This means that the safety sensors usually restrict operational processes much more than the current dangerous situation would require. The design of the required security level is based on the statistically worst case. This means that it is sufficient for the assumption if the worst case can occur at some point in the product cycle, if necessary weighted by its probability of occurrence.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Sicherheitssystem mit einem Sicherheitssensor bereitzustellen, wobei der Sicherheitssensor unterschiedliche Sicherheitslevel aufweisen kann. In einer industriellen Anlage soll die Produktivität erhöht werden. Gleichzeitig soll das zum aktuellen Zeitpunkt notwendige Sicherheitslevel nicht unterschritten werden.One object of the invention is to provide a security system with a security sensor, wherein the security sensor can have different security levels. Productivity should be increased in an industrial plant. At the same time, the security level required at the current time should not be fallen below.

Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch ein Sicherheitssystem zur Lokalisierung einer Person und/oder eines Objektes in einem Überwachungsbereich, mit einer Steuer- und Auswerteeinheit, mit mindestens einem Funkortungssystem zur Positionsbestimmung der Person und/oder des Objektes im Überwachungsbereich, mit mindestens einem ortsauflösenden Sensor zur Anwesenheitsbestimmung der Person und/oder des Objektes in einem Schutzfeld des ortsauflösenden Sensors, wobei das Schutzfeld innerhalb des Überwachungsbereichs angeordnet ist, wobei das Funkortungssystem angeordnete Funkstationen aufweist, wobei an der Person und/oder dem Objekt mindestens ein Funktransponder angeordnet ist, wobei mittels dem Funkortungssystem Positionsdaten der Person und/oder des Objektes ermittelbar sind, wobei die Positionsdaten von den Funkstationen des Funkortungssystems an die Steuer- und Auswerteeinheit übermittelbar sind, und mittels des ortsauflösenden Sensors Statusinformationen zum Schutzfeld ermittelbar sind, wobei Statusinformationen zum Schutzfeld von dem ortsauflösenden Sensor an die Steuer- und Auswerteeinheit übermittelbar sind, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist, die Positionsdaten des Funkortungssystems und die Statusinformationen des ortsauflösenden Sensors auszuwerten und wenn eine Person und/oder ein Objekt von dem Funkortungssystem in dem Überwachungsbereich ermittelt werden die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist den ortsauflösenden Sensor in einen Betrieb mit nicht reduziertem Sicherheitslevel zu versetzen, und wenn keine Person und/oder kein Objekt von dem Funkortungssystem in dem Überwachungsbereich ermittelt werden, die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist den ortsauflösenden Sensor in einen Betrieb mit reduziertem Sicherheitslevel zu versetzen.The object is achieved according to claim 1 by a security system for locating a person and/or an object in a surveillance area, with a control and evaluation unit, with at least one radio location system for determining the position of the person and/or the object in the surveillance area, with at least one spatially resolving Sensor for determining the presence of the person and / or the object in a protective field of the spatially resolving sensor, the protective field being arranged within the monitoring area, the radio location system having arranged radio stations, at least one radio transponder being arranged on the person and / or the object, by means of The radio positioning system can be used to determine position data of the person and/or the object, the position data being able to be transmitted from the radio stations of the radio positioning system to the control and evaluation unit, and status information about the protective field can be determined by means of the spatially resolving sensor, whereby status information for protection can be determined field can be transmitted from the spatially resolving sensor to the control and evaluation unit, the control and evaluation unit being designed to evaluate the position data of the radio positioning system and the status information of the spatially resolving sensor and when a person and/or an object is detected by the radio positioning system in the monitoring area the control and evaluation unit is designed to put the spatially resolving sensor into operation with a non-reduced security level, and if no person and/or no object is detected by the radio location system in the monitoring area, the control and evaluation unit is designed to put the spatially resolving sensor in to move to an operation with a reduced security level.

Die erfindungsgemäße Lösung geht davon aus, dass in einer Fertigungsanlage oder einem Logistikzentrum neben den lokal angebrachten ortsauflösenden Sensoren bzw. Sicherheitssensoren zusätzlich ein Funkortungssystem bzw. sicheres Lokalisierungssystem installiert ist, dass die Positionen der anwesenden Personen, Objekte bzw. von mobilen Maschinen mit einer Genauigkeit von rund einem Meter oder genauer ermittelt. Zu diesem Zweck sind alle Personen, Objekte und/oder beispielsweise mobile Maschinen mit mindestens einem Funktransponder versehen.The solution according to the invention assumes that in a production plant or a logistics center, in addition to the locally installed spatially resolving sensors or safety sensors, a radio location system or secure localization system is also installed that the positions of the people present, objects or mobile machines with an accuracy of around a meter or more precisely. For this purpose, all people, objects and/or, for example, mobile machines are provided with at least one radio transponder.

Wenn gemäß der Erfindung der Sicherheitslevel des Sensors lokal temporär herabsetzt ist, dann wird die Produktivität erhöht.If, according to the invention, the security level of the sensor is locally temporarily reduced, then productivity is increased.

Der Begriff funktional sicher' ist im Sinne der genannten oder vergleichbaren Normen zu verstehen, es sind also Maßnahmen ergriffen, um Fehler bis zu einem spezifizierten Sicherheitsniveau zu beherrschen. Das Sicherheitssystem kann daher eigensicher ausgebildet sein. Das Sicherheitssystem und/oder mindestens der sichere Sensor erzeugen zudem nicht sichere Daten, wie Rohdaten, Punktwolken oder dergleichen. Nicht sicher ist der Gegenbegriff zu sicher, für nicht sichere Geräte, Übertragungswege, Auswertungen und dergleichen und dabei sind demnach die genannten Anforderungen an eine Fehlersicherheit nicht erfüllt.The term "functionally safe" is to be understood in the sense of the mentioned or comparable standards, i.e. measures have been taken to control errors up to a specified safety level. The security system can therefore be designed to be intrinsically safe. The security system and/or at least the secure sensor also generate non-secure data, such as raw data, point clouds or the like. Not safe is the opposite term too safe, for non-safe devices, transmission paths, evaluations and the like and the above-mentioned requirements for error safety are therefore not met.

Ein Sicherheitslevel oder auch Performancelevel (PL-Wert) wird gemäß der IEC/EN 13849 bestimmt. Die Einstufung des PL-Werts geht von a (niedriger Beitrag zur Risikoreduzierung) bis zu e (hoher Beitrag zur Risikoreduzierung). Im Unterschied zu den technischen Anforderungen aus der Norm EN 954-1 lässt die Norm ISO 13849 mehrere Wege zu, einen geforderten PL-Wert zu erreichen. Der Anwender kann daher geeignete Maßnahmen kombinieren, die seinen Vorstellungen am nächsten kommen. Hier können technische Randbedingungen oder Kostengesichtspunkte eine Rolle spielen. Nach wie vor sind festgelegte Sicherheitsstrukturen zu verwenden.A safety level or performance level (PL value) is determined according to IEC/EN 13849. The PL value is classified from a (low contribution to risk reduction) to e (high contribution to risk reduction). In contrast to the technical requirements of the EN 954-1 standard, the ISO 13849 standard allows several ways to achieve a required PL value. The user can therefore combine suitable measures that come closest to his ideas. Technical constraints or cost aspects can play a role here. Specified safety structures must still be used.

Die IEC/EN 13849-1 berücksichtigt die Maschinenrichtlinie und betrachtet Sicherheitsfunktionen sowohl qualitativ als auch quantitativ. Zur Einteilung unterschiedlicher sicherheitstechnischer Leistungsfähigkeit definiert sie fünf Performance Level (PL a, b, c, d, e), die für durchschnittliche Wahrscheinlichkeitswerte eines gefährlichen Ausfalls pro Stunde stehen. Die EN ISO 13849-1 gibt einen iterativen Prozess zur Gestaltung und Validierung von sicherheitsbezogenen Teilen einer Steuerung (SRP/CS, safety-related parts of control systems) vor.IEC/EN 13849-1 takes the Machinery Directive into account and considers safety functions both qualitatively and quantitatively. To classify different safety-related performance levels, it defines five performance levels (PL a, b, c, d, e), which represent average probability values of a dangerous failure per hour. EN ISO 13849-1 specifies an iterative process for the design and validation of safety-related parts of a control system (SRP/CS, safety-related parts of control systems).

Damit Steuerungen von Maschinen oder Anlagen sicher arbeiten, müssen sie gewissen Anforderungen entsprechen. Hierbei stehen vier Kenngrößen im Vordergrund, die eine besonders wichtige Rolle bei Bewertung von elektrischen oder elektronischen Sicherheitssystemen spielen:

  • Eine Architektur und Struktur des Systems ist eine Kenngröße des Sicherheitssystems. Sicherheitssysteme können einkanalig, zweikanalig oder mehrkanalig aufgebaut sein. Während einkanalige Systeme in der Regel auf Fehler mit einem Versagen reagieren, so können zwei- oder mehrkanalige Systeme sich gegenseitig prüfen und eventuelle Fehler erkennen. Die Messgröße für die Architektur ist der HFT-Wert (aus dem Englischen: Hardware Fault Tolerance). Wenn der HFT-Wert 0 ist, so liegt keine Hardwarefehlertoleranz vor und ein beliebiger Fehler kann zum Versagen führen. Eine Zweikanaligkeit ist beispielsweise besser als eine Einkanaligkeit.
In order for the controls of machines or systems to work safely, they must meet certain requirements. There are four key parameters that play a particularly important role in the evaluation of electrical or electronic safety systems:
  • The architecture and structure of the system is a characteristic of the safety system. Safety systems can be single-channel, dual-channel or multi-channel. While single-channel systems usually react to errors with failure, dual- or multi-channel systems can check each other and detect any errors. The measurement for the architecture is the HFT value (Hardware Fault Tolerance). If the HFT value is 0, there is no hardware fault tolerance and any error can lead to failure. For example, dual-channel is better than single-channel.

Ein Diagnosedeckungsgrad ist eine Kenngröße des Sicherheitssystems. Sowohl einkanalige als auch zweikanalige (oder gar mehrkanalige) Strukturen können versagen. A diagnostic coverage level is a parameter of the safety system. Both single-channel and dual-channel (or even multi-channel) structures can fail.

Wenn die Funktion der Struktur allerdings regelmäßig getestet wird, so kann ein Versagen oder einen Defekt erkannt werden. Der Diagnosedeckungsgrad (DC: aus dem Englischen Diagnostic Coverage) gibt an, mit welcher Wahrscheinlichkeit die Fehler durch einen Test offenbart werden. Sicherheitssysteme müssen getestet werden, damit nachgewiesen ist, ob sie noch funktionieren. Dabei hängt der Diagnosedeckungsgrad von der Güte des Tests ab.However, if the function of the structure is tested regularly, a failure or defect can be detected. The degree of diagnostic coverage (DC) indicates the probability with which the errors will be revealed by a test. Security systems must be tested to prove whether they still work. The degree of diagnostic coverage depends on the quality of the test.

Eine Ausfallrate ist eine Kenngröße des Sicherheitssystems. Wenn die Ausfallrate klein ist, braucht man Defekte kaum zu befürchten. Wenn beispielsweise die Ausfallrate für einen Sensor gleich NULL ist, fällt dieser theoretisch nie aus und er zeigt auch immer die richtige Sensorergebnis an. Da das nicht der Praxis entspricht, ist man doch auf ein weiteres Gerät oder einen Test angewiesen. Je niedriger die Ausfallrate von Sicherheitseinheiten ist, desto weniger muss man befürchten, dass ein Ausfall zum Versagen der Sicherheitsfunktion führt. Die Ausfallrate gibt die Anzahl der Ausfälle pro Zeiteinheit an. In der Regel wird ein Maßstab von 1 Ausfall in 109 Stunden gewählt (das ist eine extrem kleine Einheit, da ja nur ein Ausfall in ca. 100.000 Jahren diesem entspricht, dieser Wert wird auch als 1 fit, failure in time bezeichnet).A failure rate is a parameter of the safety system. If the failure rate is low, there is little need to fear defects. For example, if the failure rate for a sensor is ZERO, theoretically it will never fail and it will always show the correct sensor result. Since this does not correspond to the practical situation, another device or test is required. The lower the failure rate of safety units, the less there is to fear that a failure will lead to the failure of the safety function. The failure rate indicates the number of failures per unit of time. A scale of 1 failure in 10 9 hours is usually chosen (this is an extremely small unit, since only one failure in around 100,000 years corresponds to this; this value is also referred to as 1 fit, failure in time).

Ein Fehler gemeinsamer Ursache ist eine Kenngröße des Sicherheitssystems. Hier sind Einflussgrößen gemeint, die sich auf mehrere Systeme gleichzeitig auswirken. Damit hat eine einzige Ursache eine fatale Wirkung auf alle Geräte. Auch wenn Systeme über zwei oder gar mehrere Kanäle verfügen, diese sogar getestet werden und zudem auch noch selten ausfallen, kann ein einziger negativer Einfluss doch alle Systeme beeinflussen oder sogar ausschalten. Bekannt sind in der Elektronik hierbei beispielsweise extreme Spannungspegel, die gleich mehrere Einheiten schlagartig unbrauchbar machen können. Diese Fehler gemeinsamer Ursache (CCF: aus dem Englischen Common Cause Failure) sind stets zu vermeiden.A common cause failure is a characteristic of the safety system. This refers to factors that affect several systems at the same time. This means that a single cause has a fatal effect on all devices. Even if systems have two or more channels, these are even tested and rarely fail, a single negative influence can affect all systems or even switch them off. In electronics, for example, extreme voltage levels are known to render several units unusable at once. These common cause failures (CCF) must always be avoided.

Das sichere Funkortungssystem ermittelt und verfolgt die Aufenthaltsorte aller Personen oder Objekte im Überwachungsbereich. Es veranlasst beispielsweise die ortsauflösenden Sensoren, die sich in der näheren Umgebung von Personen oder Objekte befinden, einen höheren Sicherheitslevel einzunehmen. Ortsauflösende Sensoren, die sich nicht in der näheren Umgebung von Personen oder Objekten befinden, werden beispielsweise dazu veranlasst einen niedrigeren Sicherheitslevel einzunehmen.The secure radio location system determines and tracks the whereabouts of all people or objects in the surveillance area. For example, it causes the spatially resolving sensors that are in the immediate vicinity of people or objects to adopt a higher level of security. For example, spatially resolving sensors that are not in the immediate vicinity of people or objects are prompted to adopt a lower security level.

Die Signale zum Wechsel des Sicherheitslevel werden beispielsweise vom sicheren Funkortungssystem von der Steuer- und Auswerteeinheit an die ortsauflösenden Sensoren gesendet. Beispielsweise weist der ortsauflösende Sensor einen sicheren Eingang bzw. eine sichere Eingangsschnittstelle auf.The signals for changing the security level are, for example, sent by the secure radio location system from the control and evaluation unit to the spatially resolving sensors. For example, the spatially resolving sensor has a secure input or a secure input interface.

Die Funkstationen dienen zur funkbasierten Kommunikation und Laufzeitmessung mit den ortsveränderlichen Funktranspondern und zur Weiterleitung einer Kommunikation und von Laufzeitmesswerten an die Steuer- und Auswerteeinheit bzw. den RTLS-Server.The radio stations are used for radio-based communication and runtime measurement with the portable radio transponders and for forwarding communication and runtime measurement values to the control and evaluation unit or the RTLS server.

Die Steuer- und Auswerteeinheit bzw. ein zentraler RTLS-Server, empfängt die gemessenen Signallaufzeiten und ermittelt daraus Positionswerte der vorhandenen Funktransponder.The control and evaluation unit or a central RTLS server receives the measured signal transit times and uses them to determine the position values of the existing radio transponders.

Die Ortung der Funktransponder erfolgt durch Laufzeitmessungen von Funksignalen, die zyklisch zwischen den Funktranspondern und mehreren festen Funkstationen aus-getauscht werden. Dies funktioniert sehr gut, wenn die Signale mit ausreichender Signalstärke und auf geradem bzw. direkten Ausbreitungswege übermittelt werden.The radio transponders are located by measuring the transit time of radio signals, which are exchanged cyclically between the radio transponders and several fixed radio stations. This works very well if the signals are transmitted with sufficient signal strength and on straight or direct propagation paths.

Es werden die Signale eines Funktransponders von mehreren ortsfesten Funkstationen bzw. Ankerstationen empfangen und über eine Laufzeitvermessung z.B. Time of arrival' (TOA) oder z.B. Time Difference of Arrival' (TDOA) die Grundlage für die Ortung geschaffen. Die Berechnung bzw. Schätzung der Position eines Funktransponders geschieht dann auf der Steuer- und Auswerteeinheit beispielsweise einem zentralen RTLS-Server (Real-Time-Location-System-Server), der über eine drahtlose oder drahtgebundene Datenverbindung an alle Funkstationen bzw. Ankerstationen angeschlossen ist. Diesen Modus der Ortung nennt man RTLS-Modus (Real-Time-Location-System-Modus).The signals of a radio transponder are received by several fixed radio stations or anchor stations and the basis for positioning is created using a transit time measurement, e.g. Time of Arrival (TOA) or Time Difference of Arrival (TDOA). The calculation or estimation of the position of a radio transponder is then carried out on the control and evaluation unit, for example a central RTLS server (Real-Time Location System server), which is connected to all radio stations or anchor stations via a wireless or wired data connection. This mode of positioning is called RTLS mode (Real-Time Location System mode).

Der ortsauflösende Sensor kann beispielsweise ortsfest angeordnet sein. Jedoch ist es beispielsweise auch vorgesehen, dass der ortsauflösende Sensor ortsveränderlich, also mobil angeordnet ist. Beispielsweise ist der ortsauflösende Sensor an einem Fahrzeug, insbesondere an einem autonomen Fahrzeug angeordnet. Die Funktransponder sind beispielsweise ebenfalls ortsfest oder ortsveränderlich angeordnet. Beispielsweise ist der ortsauflösende Sensor zur mindestens flächigen Überwachung eines Schutzfeldes oder Schutzbereiches ausgebildet.The spatially resolving sensor can, for example, be arranged in a stationary manner. However, it is also provided, for example, that the spatially resolving sensor is arranged to be movable, i.e. mobile. For example, the spatially resolving sensor is arranged on a vehicle, in particular on an autonomous vehicle. The radio transponders are, for example, also arranged in a stationary or movable manner. For example, the spatially resolving sensor is designed for at least area-wide monitoring of a protective field or protected area.

Der ortsauflösende Sensor zur mindestens flächigen Überwachung eines Schutzbereiches ist ein Sensor zur Entfernungsmessung. Der Entfernungssensor liefert Entfernungswerte im mindestens zweidimensionalen Raum. Dabei gibt der Sensor Messwerte mit Distanzangaben und Winkelangaben aus. Beispielsweise wird die Entfernung mittels Lichtlaufzeitverfahren oder Triangulationsverfahren ermittelt.The spatially resolving sensor for at least area-wide monitoring of a protected area is a sensor for distance measurement. The distance sensor provides distance values in at least two-dimensional space. The sensor outputs measured values with distance information and angle information. For example, the distance is determined using the time-of-flight method or triangulation method.

Beispielsweise ist der ortsauflösende Sensor ein optoelektronischer Sensor.For example, the spatially resolving sensor is an optoelectronic sensor.

Bei einem optoelektronischen Sensor, beispielsweise einem Lichtlaufzeitsensor wird das von einem Lichtsender ausgesendete Licht, welches von der Person oder dem Objekt remittiert wird von einem Lichtempfänger empfangen und die Lichtlaufzeit vom Aussenden bis zum Empfangen von der Person oder dem Objekt wird ausgewertet, wodurch die Entfernung zu der Person oder dem Objekt bestimmt werden kann. Dabei handelt es sich um eine Ortung, nämlich beispielsweise der Bestimmung von Entfernung und Winkel.With an optoelectronic sensor, for example a time-of-flight sensor, the light emitted by a light transmitter, which is remitted by the person or object, is received by a light receiver and the light time of flight from emission to reception by the person or object is evaluated, thereby increasing the distance the person or object can be determined. This involves positioning, namely the determination of distance and angle, for example.

Die Umschaltung der verschiedenen Sicherheitslevel kann durch eine Betriebsarten-Umschaltung erfolgen. Bei einer Betriebsarten-Umschaltung von der Berechnung mit beispielsweise hoher Remission zu niedriger Remission würde ein autonomes Fahrzeug ggf. abrupt abbremsen, bis es langsam genug für das kürzere Schutzfeld ist. Dieses Problem kann gelöst werden in dem die Umschaltung so frühzeitig erfolgt, dass das autonome Fahrzeug genug Zeit hat, um langsam zu bremsen.The different security levels can be switched over by switching the operating mode. When switching operating modes from the calculation with, for example, high remission to low remission, an autonomous vehicle would possibly brake abruptly until it is slow enough for the shorter protective field. This problem can be solved by switching over so early that the autonomous vehicle has enough time to brake slowly.

Das Sicherheitslevel des Sensors kann auch so weit herabgestuft werden, dass kein Sicherheitslevel mehr vorhanden ist. Der Sensor ist dann nicht mehr Teil des Sicherheitssystems bzw. der Sicherheits-Architektur. Damit kann der Sensor jedoch beispielsweise weiterhin zur Kollisionsvermeidung zwischen Objekten verwendet werden.The security level of the sensor can also be downgraded to such an extent that there is no longer a security level. The sensor is then no longer part of the security system or security architecture. However, the sensor can still be used to avoid collisions between objects, for example.

Die Steuer- und Auswerteeinheit sendet im Normalbetrieb ein Signal an den lokalen ortsauflösenden Sensor, wenn er in das geringere Sicherheitslevel wechseln soll. Beispielsweise eine Art Betriebsarten-Umschaltung anhand eines 1-aus-2 Eingangs, im einfachsten Fall 1 aus 2 Eingang am ortsauflösenden Sensor.During normal operation, the control and evaluation unit sends a signal to the local spatially resolving sensor when it should switch to the lower security level. For example, a type of operating mode switching using a 1-out-2 input, in the simplest case 1 out of 2 input on the spatially resolving sensor.

Alternativ könnte der lokale ortsauflösende Sensor ein digitales Signal erhalten, dass den ortsauflösenden Sensor veranlasst für eine vorgegebene Zeit in das geringe Sicherheitslevel zu wechseln.Alternatively, the local spatially resolving sensor could receive a digital signal that causes the spatially resolving sensor to switch to the low security level for a predetermined time.

Der Sicherheitslevel wird beispielsweise in den folgenden Fällen nicht reduziert:

  • Falls eine Kommunikation zwischen Funktransponder und Funkstationen fehlerhaft ist oder das Funkortungssystem keine zuverlässigen Daten liefern kann.
For example, the security level is not reduced in the following cases:
  • If communication between the radio transponder and radio stations is faulty or the radio location system cannot provide reliable data.

Wenn nicht sichergestellt werden kann, dass alle Personen bzw. Objekte einen Funktransponder tragen, die sich in der Nähe einer Maschine aufhalten. Beispielsweise ein Fahrer eines LKW, der Material liefert, welches von autonomen Fahrzeugen entladen werden soll. Beispielsweise liegt hier ein Fehler in eine Schleuse vor die sicherstellen soll, dass nur Personen mit einem gültigen Funktransponder sich im Überwachungsbereich aufhalten.If it cannot be ensured that all people or objects that are near a machine have a radio transponder. For example, a truck driver delivering material to be unloaded by autonomous vehicles. For example, there is an error in a lock that is supposed to ensure that only people with a valid radio transponder are in the surveillance area.

Bei einer vorgesehenen engen Personen-Maschinen Interaktion. Beispielsweise ist eine Person in der Nähe einer Maschine und die Maschine soll trotzdem nicht angehalten werden. Hier ist beispielsweise vorgesehen, dass der ortsauflösende Sensor eine besser Ansprechzeit und/oder eine bessere örtliche Auflösung hat als das Funkortungssystem. Beispielsweise kann ein Lichtgitter einen Eingriff eines menschlichen Fingers erkennen, während das Funkortungssystem nur die Position des Körpers der Person erkennen kann.When close person-machine interaction is planned. For example, a person is near a machine and the machine should not be stopped. Here, for example, it is provided that the spatially resolving sensor has a better response time and/or a better spatial resolution than the radio location system. For example, a light curtain can detect an intrusion of a human finger, while the radio positioning system can only detect the position of the person's body.

Die Steuer -und Auswerteeinheit sendet beispielsweise in diesen Fällen ein Signal an die ortsauflösenden Sensoren, um diese in dem höchsten verfügbaren Sicherheitslevel zu betreiben.In these cases, for example, the control and evaluation unit sends a signal to the spatially resolving sensors in order to operate them at the highest available security level.

Der Sicherheitslevel wird beispielsweise in den folgenden Fällen reduziert:

  • Eine Kommunikation zwischen Funktransponder und Funkstation funktioniert ausreichend gut, um die für die aktuelle Situation notwendige Ansprechzeit zu gewährleisten. Und das Funkortungssystem liefert zuverlässige Daten, wonach beispielsweise ein Programm-Ablauf des Funkortungssystems nicht maßgeblich gestört ist.
For example, the security level is reduced in the following cases:
  • Communication between the radio transponder and the radio station works sufficiently well to ensure the response time necessary for the current situation. And the radio location system provides reliable data, according to which, for example, a program sequence of the radio location system is not significantly disrupted.

Alle Personen tragen einen Funktransponder. Es gibt keine Person ohne Funktransponder. Es kann sichergestellt werden, dass alle Personen oder beweglichen Objekte ein funktionierenden Funktransponder tragen, die in der Nähe einer Maschine bzw. innerhalb des Überwachungsbereichs sind. Es können zwar auch Personen und/oder Objekte in dem Überwachungsbereich sein, die zwar selbst keinen Funktransponder tragen, aber deren Position beispielsweise anderweitig bekannt ist, beispielsweise weil eine Person einen Gabelstapler bedient, der mit einem funktionierenden Funktransponder ausgerüstet ist, der damit auch automatisch der Person des Gabelstaplers zugeordnet ist. Wenn Kollisionen zwischen autonomen Fahrzeugen und statischen bzw. ortsfesten Objekten ebenfalls verhindert werden sollen, dann müssen auch alle statischen Objekte beispielsweise in einer Karte des Funkortungssystems eingetragen sein.All people wear a radio transponder. There is no person without a radio transponder. It can be ensured that all people or moving objects that are near a machine or within the monitoring area have a functioning radio transponder. There may also be people and/or objects in the surveillance area who do not have a radio transponder themselves, but whose position is otherwise known, for example because a person is operating a forklift that is equipped with a functioning radio transponder, which is therefore also automatically activated Person assigned to the forklift. If collisions between autonomous vehicles and static or stationary objects are also to be prevented, then all static objects must also be entered on a map of the radio location system, for example.

Beispielsweise kann die Sicherheit von Personen gewährleistet werden, die keinen Funktransponder tragen, da diese keinen Zugang zum Überwachungsbereich haben, da beispielsweise eine Zugangsbereich mit einer Zugangsschleuse vorgesehen ist, der nur Personen mit einem Funktransponder einen Zugang erlauben.For example, the safety of people who do not wear a radio transponder can be guaranteed because they do not have access to the surveillance area, since, for example, an access area is provided with an access gate to which only people with a radio transponder are allowed access.

In Weiterbildung der Erfindung ist bei einem Betrieb mit reduzierten Sicherheitslevel eine Steuer- und Auswerteeinheit des ortsauflösenden Sensors ausgebildet aufgrund niedrigerer Anforderungen bezüglich einer Fremdlicht-Festigkeit, Fremdlichttests mit einer geringeren Güte durchzuführen.In a further development of the invention, when operating with a reduced safety level, a control and evaluation unit of the spatially resolving sensor is designed to carry out external light tests with a lower quality due to lower requirements with regard to external light resistance.

Bei einem reduzierten Sicherheitslevel können beispielsweise einige Anforderungen bezüglich einer Fremdlicht-Festigkeit entfallen. Beispielsweise können Fremdlicht-Tests entfallen oder zumindest durchgeführt werden, aber diese führen nicht zwangsläufig zu einer Fehlermeldung oder nicht zwangsläufig zu einer Reduzierung der Sensorfunktion. Beispielsweise wird nur eine Warnmeldung ausgegeben, dass ggf. Fremdlicht detektiert wurde. Dadurch ist eine höhere Produktivität gegeben, da es zu weniger Stillstandzeiten kommt.With a reduced safety level, for example, some requirements regarding resistance to external light may be omitted. For example, extraneous light tests can be omitted or at least carried out, but these do not necessarily lead to an error message or do not necessarily lead to a reduction in sensor function. For example, only a warning message is issued that extraneous light may have been detected. This results in higher productivity because there is less downtime.

In Weiterbildung der Erfindung ist bei einem Betrieb mit reduzierten Sicherheitslevel eine Steuer- und Auswerteeinheit des ortsauflösenden Sensors ausgebildet, wenn eine Verschmutzung einer Frontscheibe des ortsauflösenden Sensors detektiert wird, nur eine Warnung von der Steuer- und Auswerteeinheit ausgeben wird, aber Schaltausgänge des ortsauflösenden Sensors aktiv bleiben.In a further development of the invention, when operating with a reduced security level, a control and evaluation unit of the spatially resolving sensor is designed. If contamination of a windshield of the spatially resolving sensor is detected, only a warning is issued by the control and evaluation unit, but switching outputs of the spatially resolving sensor are active remain.

Beispielsweise wird eine Schwelle für die Verschmutzungs-Warnung beispielsweise verschoben. Das hat zur Folge, dass der Sensor länger im ordnungsgemäßen Normalbetrieb bleibt. Im Idealfall wird beispielsweise die Frontscheibe gereinigt, bevor der ortsauflösende Sensor seine Schaltausgänge schalten muss, weil die empfangene Lichtstärke geringer ist als eine erlaubte Vergleichs-Schwelle. Damit liegen beispielsweise weniger Ausfälle wegen einer verschmutzten Frontscheibe vor. Das ist besonders interessant, wenn der ortsauflösende Sensor in einer staubigen Umgebung (z.B. in einer Holzverarbeitung) betrieben wird. Dadurch ergibt sich eine höhere Produktivität.For example, a threshold for the pollution warning is moved, for example. This means that the sensor remains in proper normal operation for longer. Ideally, for example, the windshield is cleaned before the spatially resolving sensor has to switch its switching outputs because the received light intensity is lower than a permitted comparison threshold. This means, for example, fewer breakdowns due to a dirty windshield. This is particularly interesting if the spatially resolving sensor is operated in a dusty environment (e.g. in a wood processing facility). This results in higher productivity.

In Weiterbildung der Erfindung ist bei einem Betrieb mit reduzierten Sicherheitslevel eine Steuer- und Auswerteeinheit des ortsauflösenden Sensors ausgebildet weniger Fehlerbeherrschungsmaßnahmen durchzuführen.In a further development of the invention, when operating with a reduced safety level, a control and evaluation unit of the spatially resolving sensor is designed to carry out fewer error control measures.

Bei einem reduzierten Sicherheitslevel müssen weniger Fehler müssen beherrscht werden. Es müssen also auch weniger Fehler in einer Fehler-Mode-Effekt-Analyse (kurz: FMEA) akkumuliert werden. Dadurch ist ein geringerer Diagnose-Deckungsgrad möglich. Dadurch brauchen Selbsttests vom ortsauflösenden Sensor weniger häufig oder teilweise im laufenden Betrieb gar nicht mehr durchgeführt werden. Dadurch ergeben sich weniger falsche Alarme und dadurch eine höhere Produktivität. In Weiterbildung der Erfindung ist bei einem Betrieb mit reduzierten Sicherheitslevel eine Steuer- und Auswerteeinheit des ortsauflösenden Sensors ausgebildet weniger oder keine Mehrfachauswertungen mehr durchzuführen.With a reduced security level, fewer errors need to be managed. This means that fewer errors need to be accumulated in an error mode effect analysis (FMEA for short). This allows for a lower level of diagnostic coverage. As a result, self-tests from the spatially resolving sensor need to be carried out less frequently or sometimes no longer need to be carried out during ongoing operation. This results in fewer false alarms and therefore higher productivity. In a further development of the invention, when operating with a reduced security level, a control and evaluation unit of the spatially resolving sensor is designed to carry out fewer or no more multiple evaluations.

Bei einem reduzierten Sicherheitslevel sind beispielsweise Mehrfachauswertungen nicht mehr notwendig oder weniger Mehrfachauswertungen sind akzeptabel. Dies führt zu einer kürzere Ansprechzeit, wodurch beispielsweise eine höhere maximale max. Fahrgeschwindigkeit ermöglicht wird, was wiederum zu einer höheren Produktivität führt.With a reduced security level, for example, multiple evaluations are no longer necessary or fewer multiple evaluations are acceptable. This leads to a shorter response time, which, for example, enables a higher maximum travel speed, which in turn leads to higher productivity.

Bei einem reduzierten Sicherheitslevel sind geringere Anforderungen an eine MTTFd (= „mean time to dangerous failure“) zu stellen. Beispielsweise erfordert ein Performancelevel PL d ein hohes Level, nämlich 30 Jahre ≤ MTTFD ≤ 100 Jahre. Beispielsweise erfordert ein Performancelevel PL b ein mittleres Level, nämlich 10 Jahre ≤ MTTFD ≤ 30 Jahre.With a reduced security level, lower requirements are placed on an MTTFd (= “mean time to dangerous failure”). For example, a performance level PL d requires a high level, namely 30 years ≤ MTTFD ≤ 100 years. For example, a performance level PL b requires a medium level, namely 10 years ≤ MTTFD ≤ 30 years.

Die Informationsübertragung vom Funkortungssystem bzw. der Steuer- und Auswerteeinheit an die lokalen ortsauflösenden Sicherheits-Sensoren kann auf verschiedene Arten übertragen werden.The information transmission from the radio location system or the control and evaluation unit to the local spatially resolved security sensors can be transmitted in various ways.

Beispielsweise per Kabel oder Leitung, meist mit einer Übersetzung auf eine geeignete sichere Schnittstelle wie Ethernet, lO-Link Safety oder einem 1-aus-N Signal. For example, via cable or line, usually with a translation to a suitable safe interface such as Ethernet, lO-Link Safety or a 1-out-of-N signal.

Beispielsweise kann die Informationsübertragung drahtlos direkt zum lokalen ortsauflösenden Sicherheits-Sensor, beispielsweise per Bluetooth, Bluetooth low Energy usw. erfolgen.For example, the information can be transmitted wirelessly directly to the local location-resolving security sensor, for example via Bluetooth, Bluetooth low energy, etc.

Beispielsweise kann die Informationsübertragung über den Funktransponder an dem Objekt und dann von dort aus per Kabel oder drahtlos an den ortsauflösenden Sensor.For example, the information can be transmitted via the radio transponder on the object and then from there via cable or wirelessly to the spatially resolving sensor.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine erste Überprüfungseinheit vorgesehen, wobei die erste Überprüfungseinheit mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit von der ersten Überprüfungseinheit überprüft wird.In a further development of the invention, a first checking unit is provided, wherein the first checking unit is connected to the control and evaluation unit, wherein the control and evaluation unit is checked by the first checking unit.

Die erste Überprüfungseinheit bzw. ein sicherer RTLS Watchdog Controller, überwacht die Steuer- und Auswerteeinheit, wobei die erste Überprüfungseinheit beispielsweise die bestimmten Positionsdaten plausibilisiert, Umschaltsignale für einen Sicherheitsstatus der einzelnen Funktransponder sendet oder beispielsweise abhängig von der Situation Überprüfungseinheit-Rücksetzsignale an die Funktransponder initiiert.The first checking unit or a secure RTLS watchdog controller monitors the control and evaluation unit, with the first checking unit, for example, checking the plausibility of the specific position data, sending switching signals for a security status of the individual radio transponders or, for example, initiating checking unit reset signals to the radio transponders depending on the situation.

Die erste Überprüfungseinheit und die Steuer- und Auswerteeinheit bilden damit mindestens ein einkanaliges System mit Testung gemäß ISO 13849 oder optional ein zweikanaliges System. Die erste Überprüfungseinheit stellt die notwendigen Diagnosemechanismen, wie sie beispielsweise von den einschlägigen Sicherheitsnormen gefordert werden, bereit.The first checking unit and the control and evaluation unit thus form at least a single-channel system with testing according to ISO 13849 or optionally a two-channel system. The first verification unit provides the necessary diagnostic mechanisms, such as those required by the relevant safety standards.

Die erste Überprüfungseinheit bzw. ein RTLS-Watchdog Controller dient der Überwachung und Diagnose des Sicherheitssystems und der Steuer- und Auswerteeinheit und führt Sicherheitsfunktionen des Sicherheitssystems aus. Die erste Überprüfungseinheit verwendet die Steuer- und Auswerteeinheit beispielsweise als Kommunikations-Relais. Konkret überwacht die erste Überprüfungseinheit beispielsweise die korrekte Kommunikation zwischen den Funktranspondern, den Funkstationen und der Steuer- und Auswerteeinheit, überprüft das Zeitverhalten aller Komponenten und führt auf den ermittelten Daten Konsistenzprüfungen aus. Gegebenenfalls nutzt die erste Überprüfungseinheit hierzu auch einen Funktionsblock, der in der Steuer- und Auswerteeinheit bzw. dem RTLS-Server ausgeführt wird.The first checking unit or an RTLS watchdog controller is used to monitor and diagnose the security system and the control and evaluation unit and carries out security functions of the security system. The first checking unit uses the control and evaluation unit, for example as a communication relay. Specifically monitors the first verification For example, the unit ensures correct communication between the radio transponders, the radio stations and the control and evaluation unit, checks the time behavior of all components and carries out consistency checks on the data determined. If necessary, the first checking unit also uses a function block for this purpose, which is executed in the control and evaluation unit or the RTLS server.

Die erste Überprüfungseinheit bzw. der RTLS-Watchdog Controller verwendet Positionsdaten bzw. geprüften Positionsdaten des RTLS-Systems und beispielsweise vorab per Konfiguration bereitgestellte Informationen über Gefahrenstellen, Details des Betriebsumfeldes usw., um eine Bewertung der lokalen Gefährdungen vorzunehmen. Im einfachsten Fall geschieht das, indem die Abstände zwischen Personen und Gefahrenstellen ermittelt werden und bei Unterschreitung einer Sicherheitsgrenze risikomindernde Maßnahmen eingeleitet werden. Eine Risikominderung basiert beispielsweise darin, dass die Überprüfungseinheit den Funktranspondern ein sicheres Abschalt- oder Umschaltsignal sendet, das diese beispielsweise an eine angeschlossene Maschine weitergeben oder, im Falle eines Funktransponders an einer Person ein Warnsignal oder Handlungsinstruktionen an die Person weitergeben.The first checking unit or the RTLS watchdog controller uses position data or checked position data from the RTLS system and, for example, information about danger spots, details of the operating environment, etc. provided in advance via configuration, in order to assess the local threats. In the simplest case, this is done by determining the distances between people and danger areas and taking risk-reducing measures if they fall below a safety limit. A risk reduction is based, for example, on the fact that the checking unit sends the radio transponders a safe switch-off or switching signal, which they pass on, for example, to a connected machine or, in the case of a radio transponder on a person, pass on a warning signal or instructions for action to the person.

Beispielsweise sind eine Vielzahl von Funktranspondern vorgesehen, beispielsweise an allen ortsveränderlichen Maschinen und Personen und ggf. auch an stationären Maschinen.For example, a large number of radio transponders are provided, for example on all mobile machines and people and possibly also on stationary machines.

Die Funktransponder können zusätzliche Aufgaben haben und unterscheiden sich daher von den konventionellen Funktranspondern bzw. Tags. Neben der Unterstützung der Ortungsfunktion des RTLS-Systems kommen beispielsweise folgende Funktionen hinzu:

  • Funkbasierte Bestimmung der eigenen Position, beispielsweise eine inverse Funkortung auf Basis von Blink-Signalen der verschiedenen Funkstationen.
The radio transponders can have additional tasks and therefore differ from conventional radio transponders or tags. In addition to supporting the location function of the RTLS system, the following functions are also added:
  • Radio-based determination of one's own position, for example inverse radio positioning based on flashing signals from various radio stations.

Alternativ kann eine Laufzeitmessung der Funkstationssignale durch den Funktransponder und eine Rückmeldung der Laufzeitunterschiede an die erste Überprüfungseinheit bzw. den RTLS-Watchdog Controller erfolgen, wonach optional eine Plausibilisierung der berechneten Funktransponderpositionen erfolgt.Alternatively, a transit time measurement of the radio station signals can be carried out by the radio transponder and the transit time differences can be reported back to the first checking unit or the RTLS watchdog controller, after which the calculated radio transponder positions can optionally be checked for plausibility.

Weiter erfolgt beispielsweise eine Übermittlung von Positions-, Status- und Diagnoseinformationen an die Steuer- und Auswerteeinheit und an die erste Überprüfungseinheit.Furthermore, for example, position, status and diagnostic information is transmitted to the control and evaluation unit and to the first checking unit.

Um diese Funktionen ausführen zu können, weisen die Funktransponder beispielsweise eine bidirektionale Kommunikation mit der ersten Überprüfungseinheit auf.In order to perform these functions, the radio transponders, for example, have bidirectional communication with the first verification unit.

Die erste Überprüfungseinheit überprüft die Plausibilität der ermittelten Positionsdaten und versendet bei Erkennung von Fehlern oder unplausiblen Messwerten Signale zum Umschalten eines Sicherheitsstatus des betreffenden Funktransponders.The first checking unit checks the plausibility of the determined position data and, if errors or implausible measured values are detected, sends signals to switch a security status of the radio transponder in question.

Das RTLS-System, wonach mittels dem Funkortungssystem Positionsdaten des Funktransponders und damit Positionsdaten der Objekte ermittelbar sind, ermittelt mit Funkortung die Positionen aller Funktransponder in einem festen zeitlichen Raster. Das RTLS-System arbeitet mit bidirektionaler Kommunikation zwischen den Funktranspondern und den Funkstationen. Das hat den Grund, dass zusätzlich die Funktransponder ihre Position selbst ermitteln können und mit Hilfe eines Funk-Rückkanals beispielsweise eines UWB-Rückkanals das Ergebnis der Ortung an die Steuer- und Auswerteeinheit übermitteln. Dadurch stehen in der Steuer- und Auswerteeinheit bzw. im RTLS-Server zwei unabhängig ermittelte Positionsinformationen zum Vergleich zur Verfügung. Nämlich erstens die durch die Funkstationen ermittelte Positionsinformationen und zweitens die durch die Funktransponder ermittelte Positionsinformationen. Alternativ können durch die Funktransponder Laufzeitmessungen der von den Funkstationen ausgesendeten Signale vorgenommen werden und lediglich die ermittelten Laufzeiten zur Plausibilisierung zur Steuer- und Auswerteeinheit zurückgemeldet werden. Das ist ausreichend für die Plausibilisierung der Positionsbestimmung. Zusätzlich kann die bidirektionale Kommunikation dazu verwendet werden Diagnoseinformationen oder andere Statusinformationen, die lokal auf den Transpondern ermittelt wurden, an die erste Überprüfungseinheit bzw. den Watchdog-Controller weiterzugeben.The RTLS system, according to which position data of the radio transponder and thus position data of the objects can be determined using the radio positioning system, uses radio positioning to determine the positions of all radio transponders in a fixed time grid. The RTLS system works with bidirectional communication between the radio transponders and the radio stations. The reason for this is that the radio transponders can also determine their position themselves and use a radio return channel, for example a UWB return channel, to transmit the result of the location to the control and evaluation unit. This means that two independently determined position pieces of information are available for comparison in the control and evaluation unit or in the RTLS server. Namely, firstly, the position information determined by the radio stations and secondly, the position information determined by the radio transponders. Alternatively, the radio transponders can be used to carry out transit time measurements of the signals emitted by the radio stations and only the determined transit times can be reported back to the control and evaluation unit for plausibility checks. This is sufficient to check the plausibility of the position determination. In addition, bidirectional communication can be used to pass on diagnostic information or other status information that was determined locally on the transponders to the first checking unit or the watchdog controller.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Funkortungssystem ein Ultrabreitband-Funkortungssystem, wobei die verwendete Frequenz im Bereich von 3,1 GHz bis 10,6 GHz ist, wobei die Sendeenergie pro Funkstation maximal 0,5 mW beträgt.In a further development of the invention, the radiolocation system is an ultra-wideband radiolocation system, the frequency used being in the range from 3.1 GHz to 10.6 GHz, with the transmission energy per radio station being a maximum of 0.5 mW.

Eine absolute Bandbreite beträgt bei einem Ultrabreitband-Funkortungssystem wenigstens 500 MHz oder eine relative Bandbreite beträgt mindestens 20% der zentralen Frequenz.For an ultra-wideband radiolocation system, an absolute bandwidth is at least 500 MHz or a relative bandwidth is at least 20% of the central frequency.

Die Reichweite eines derartigen Funkortungssystems beträgt beispielsweise 0 bis 50 m. Dabei wird die kurze zeitliche Dauer der Funkpulse für die Ortung benutzt.The range of such a radio location system is, for example, 0 to 50 m. The short duration of the radio pulses is used for location.

Das Funkortungssystem sendet damit nur Funkwellen mit einer niedrigen Energie aus.The radio location system therefore only emits radio waves with low energy.

Neben dem genannten UWB-Ortungssystem könnte auch eine andere Funktechnologie zur Ortung eingesetzt werden.In addition to the UWB positioning system mentioned, another radio technology could also be used for positioning.

Die Verbindung der Ortungs- und Kommunikationsfunktion im UWB-System könnte auch auf zwei getrennte Systeme aufgeteilt werden. Zum Beispiel ist es vorgesehen, dass das UWB-System nur die Ortung übernimmt und ein zusätzliches WLAN-Netz zur Datenübertragung verwendet wird.The connection of the location and communication function in the UWB system could also be divided into two separate systems. For example, it is planned that the UWB system only takes care of the location and an additional WLAN network is used for data transmission.

In Weiterbildung der Erfindung ist der ortsauflösende Sensor ein Ultraschallsensor oder ein Radarsensor.In a further development of the invention, the spatially resolving sensor is an ultrasonic sensor or a radar sensor.

Ein Ultraschallsensor sendet Ultraschall aus und wertet die reflektierten Schallwellen, also die Echosignale aus. Dabei werden Frequenzen ab 16 kHz verwendet. Dabei können Detektionsreichweiten von wenigen Zentimetern bis vielen Metern realisiert werden.An ultrasonic sensor emits ultrasound and evaluates the reflected sound waves, i.e. the echo signals. Frequencies from 16 kHz are used. Detection ranges from a few centimeters to many meters can be achieved.

Ein Radarsensor ist ein Sensor, der ein sogenanntes Primärsignal als gebündelte elektromagnetische Welle aussendet, die von Personen oder Objekten reflektierten Echos als Sekundärsignal empfängt und nach verschiedenen Kriterien auswertet. Dabei handelt es sich um eine Ortung, nämlich beispielsweise der Bestimmung von Entfernung und Winkel.A radar sensor is a sensor that emits a so-called primary signal as a bundled electromagnetic wave, receives the echoes reflected from people or objects as a secondary signal and evaluates them according to various criteria. This involves positioning, namely the determination of distance and angle, for example.

Aus den empfangenen, von der Person oder dem Objekt reflektierten Wellen können Positionsinformationen bzw. die Position gewonnen werden. Wie bereits erwähnt, kann der Winkel bzw. die Richtung zum Objekt und die Entfernung zur Person oder dem Objekt aus der Zeitverschiebung zwischen Senden und Empfangen des Signals ermittelt werden. Weiter kann auch die Relativbewegung zwischen Sender und Person bzw. Objekt festgestellt werden, beispielsweise durch eine einfache Mehrfachmessung in zeitlichen Abständen. Das Aneinanderreihen einzelner Messungen liefert die Wegstrecke und die Absolutgeschwindigkeit des Objektes. Bei entsprechender Auflösung des Radarsensors können Konturen der Person bzw. des Objektes erkannt werden.Position information or the position can be obtained from the received waves reflected from the person or object. As already mentioned, the angle or direction to the object and the distance to the person or object can be determined from the time difference between sending and receiving the signal. Furthermore, the relative movement between the transmitter and the person or object can also be determined, for example by a simple multiple measurement at intervals of time. The sequence of individual measurements provides the distance and the absolute speed of the object. If the radar sensor has the appropriate resolution, the contours of the person or object can be recognized.

Eine Abstrahlung von dem Radarsensor erfolgt beispielsweise aufgrund des Antennenentwurfs weitgehend gebündelt in eine Richtung. Die Strahlungscharakteristik der Antenne hat dann eine sogenannte Keulenform.For example, radiation from the radar sensor is largely focused in one direction due to the antenna design. The radiation characteristic of the antenna then has a so-called club shape.

Die Wellenlänge des Radars liegt im Bereich der Funkwellen im Kurz- bis Mikrowellenbereich. Ein Pulsradarsensor sendet Impulse mit einer typischen Dauer im unteren Mikrosekundenbereich und wartet dann auf Echos. Die Laufzeit des Impulses ist die Zeit zwischen dem Senden und dem Empfang des Echos. Sie wird zur Entfernungsbestimmung genutzt.The wavelength of the radar is in the range of radio waves in the short to microwave range. A pulse radar sensor sends pulses with a typical duration in the low microsecond range and then waits for echoes. The transit time of the pulse is the time between sending and receiving the echo. It is used to determine distance.

Eine Richtung des Abtaststrahles eines Impulsradarsensors kann statt durch die Ausrichtung der Antenne bzw. der Antennen auch elektronisch durch phasengesteuerte Antennenarrays bewirkt werden. Damit können in schnellem Wechsel mehrere Objekte angepeilt und quasi simultan verfolgt werden.A direction of the scanning beam of a pulse radar sensor can also be effected electronically by phase-controlled antenna arrays instead of by aligning the antenna or antennas. This means that several objects can be targeted quickly and tracked virtually simultaneously.

Der Radarsensor arbeitet mit einer Leistung von beispielsweise ca. 10 mW. Diese Leistung ist so gering, dass keine gesundheitlichen Auswirkungen bestehen. Die für diese Anwendung zugelassene Radarfrequenz liegt beispielsweise im Bereich von 76-77 GHz, entsprechend einer Wellenlänge von etwa 4 mm.The radar sensor works with a power of, for example, approx. 10 mW. This performance is so low that there are no health effects. The radar frequency approved for this application is, for example, in the range of 76-77 GHz, corresponding to a wavelength of approximately 4 mm.

In Weiterbildung der Erfindung ist der ortsauflösende Sensor zur mindestens räumlichen Überwachung eines Überwachungsbereiches ausgebildet ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist der optoelektronische Sensor ein Laserscanner, ein Sicherheitslaserscanner, eine 3D-Kamera, eine Stereokamera oder eine Lichtlaufzeitkamera.
In a further development of the invention, the spatially resolving sensor is designed for at least spatial monitoring of a monitoring area.
In a further development of the invention, the optoelectronic sensor is a laser scanner, a safety laser scanner, a 3D camera, a stereo camera or a time-of-flight camera.

Zur Positionserfassung überwacht der ortsauflösende Sensor, der Laserscanner, der Sicherheitslaserscanner, die 3D-Kamera, die Stereokamera oder die Lichtlaufzeitkamera einen zweidimensionalen oder dreidimensionales Schutzfeld bzw. eine Messdatenkontur. Dabei kann es sich auch synonym um ein Überwachungsfeld handeln.To detect the position, the spatially resolving sensor, the laser scanner, the safety laser scanner, the 3D camera, the stereo camera or the time-of-flight camera monitors a two-dimensional or three-dimensional protective field or a measurement data contour. This can also be synonymous with a monitoring field.

Wenn z.B. ein Solid State Laserscanner vom Performancelevel Typ d auf einen Performancelevel Typ c oder Performancelevel Typ b heruntergestuft wird, dann kann eine höhere minimale Remission von den Objekten in der Safety Berechnung angenommen werden.If, for example, a solid state laser scanner from performance level type d is downgraded to a performance level type c or performance level type b, then a higher minimum remission from the objects can be assumed in the safety calculation.

Das bedeutet, dass die zu detektierenden Objekte weniger schwarz angenommen werden müssen. Beispielsweise ein Prüfstab bei der Abnahme. Es kommt beim Empfänger mehr Licht an, da das Objekt mehr Licht reflektiert und zurückstreut. Es liegt somit eine höhere Empfangs-Energie bei gleicher Entfernung vor, bzw. gleich wenig Empfangs-Energie bei höherer Entfernung.This means that the objects to be detected must be assumed to be less black. For example, a test rod during acceptance. More light reaches the receiver because the object reflects and scatters more light. There is therefore a higher reception energy at the same distance, or the same amount of reception energy at a greater distance.

Damit ergibt sich eine höhere sichere Reichweite und damit ein größeres Schutzfeld. Dadurch hat beispielsweise ein autonomes Fahrzeug eine weiteren Sichtbereich, wodurch eine höhere maximale Fahrgeschwindigkeit möglich ist und dadurch eine höhere Produktivität.This results in a higher safe range and therefore a larger protective field. This means, for example, that an autonomous vehicle has a wider field of vision, which enables a higher maximum driving speed and therefore higher productivity.

Eine 3D-Kamera überwacht beispielsweise ebenfalls einen Schutzbereich mittels einer Vielzahl von erfassten Distanzwerten. Eine 3D-Kamera hat den Vorteil, dass ein volumenartiger Schutzbereich überwacht werden kann.For example, a 3D camera also monitors a protected area using a large number of recorded distance values. A 3D camera has the advantage that a volume-like protected area can be monitored.

Eine Stereokamera überwacht beispielsweise ebenfalls einen Schutzbereich bzw. ein Schutzfeld mittels einer Vielzahl von erfassten Distanzwerten. Die Distanzwerte werden auf Basis der zwei Kameras der Stereokamera ermittelt, die in einem Basisabstand zueinander montiert sind. Eine Stereokamera hat ebenso den Vorteil, dass ein volumenartiger Schutzbereich überwacht werden kann.A stereo camera, for example, also monitors a protective area or a protective field using a large number of recorded distance values. The distance values are determined based on the two cameras of the stereo camera, which are mounted at a basic distance from each other. A stereo camera also has the advantage that a volume-like protected area can be monitored.

Mittels einer Lichtlaufzeitkamera werden Distanzwerte aufgrund der gemessenen Lichtlaufzeit ermittelt, welche von einem Bildsensor ermittelt werden. Eine Lichtlaufzeitkamera hat ebenso den Vorteil, dass ein volumenartiger bzw. räumlicher Schutzbereich überwacht werden kann.Using a time-of-flight camera, distance values are determined based on the measured time-of-light, which are determined by an image sensor. A time-of-flight camera also has the advantage that a volume-like or spatial protection area can be monitored.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine Steuer- und Auswerteeinheit des ortsauflösenden Sensors im Betrieb mit reduziertem Sicherheitslevel ausgebildet eine Auswertung auf Basis einer höheren minimalen Remission des Objektes durchzuführen.In a further development of the invention, a control and evaluation unit of the spatially resolving sensor is designed to carry out an evaluation based on a higher minimum remission of the object when operating with a reduced security level.

Es darf eine höhere minimale Remission von den Objekten angenommen werden. Daraus folgt eine höhere sichere maximale Reichweite des Sensors. Damit ist ein größeres Schutzfeld realisierbar. Beispielsweise kann ein autonomes Fahrzeug damit mit einem größeren Schutzfeld realisiert werden. Dadurch kann das autonome Fahrzeug schneller fahren, was wiederum zu einer höheren Produktivität führt.A higher minimum remission from the objects can be assumed. This results in a higher safe maximum range of the sensor. This means that a larger protective field can be achieved. For example, an autonomous vehicle can be implemented with a larger protective field. This allows the autonomous vehicle to drive faster, which in turn leads to higher productivity.

Eine Empfangs-Energie ist quadratisch vom Abstand zum Objekt abhängig. Bei reflektiertem Licht ist der Lichtweg „doppelt“, da das Licht vom Sender zum Objekt und dann wieder zum Empfänger gestrahlt wird. Remission kann auch als „detektierbarer Remissionsgrad“ oder umgangssprachlich als Reflektivität bezeichnet werden.A received energy depends squarely on the distance to the object. With reflected light, the light path is “double” because the light is radiated from the transmitter to the object and then back to the receiver. Remission can also be referred to as “detectable degree of remission” or colloquially as reflectivity.

In Weiterbildung der Erfindung ist der ortsauflösende Sensor ein Lichtgitter. Ein Lichtgitter weist vorzugsweise einen Lichtgittersender in einem ersten Gehäuse und einen Lichtgitterempfänger in einem zweiten Gehäuse auf. Zwischen dem Lichtgittersender und dem Lichtgitterempfänger wird ein Schutzfeld gebildet.In a further development of the invention, the spatially resolving sensor is a light grid. A light grid preferably has a light grid transmitter in a first housing and a light grid receiver in a second housing. A protective field is formed between the light grid transmitter and the light grid receiver.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine Steuer- und Auswerteeinheit des Lichtgitters im Betrieb mit reduziertem Sicherheitslevel ausgebildet eine Auswertung auf Basis eines größeren Öffnungswinkels von Lichtempfängern des Lichtgitters durchzuführen.In a further development of the invention, a control and evaluation unit of the light grid is designed to carry out an evaluation based on a larger opening angle of light receivers of the light grid when operating with a reduced safety level.

Bei einem Lichtgitter sind bei einem reduzierten Sicherheitslevel größere Öffnungswinkel sind erlaubt. Beispielsweise bei einem Lichtgitter +/- 5° bei 3 m Entfernung zwischen Sender und Empfänger im Vergleich zu +/- 2,5° bei einem höheren Sicherheitslevel.With a light grid, larger opening angles are permitted at a reduced safety level. For example, with a light grid +/- 5° at a distance of 3 m between transmitter and receiver compared to +/- 2.5° at a higher safety level.

Während dem Betrieb mit einem größeren Öffnungswinkel ist das Lichtgitter weniger anfällig für Vibrationen.When operating with a larger opening angle, the light curtain is less susceptible to vibrations.

Beispielsweise ist bei einem reduziertem Sicherheitslevel auch eine höhere Sendeleistung möglich, da auch zur Einhaltung der max. Öffnungswinkel weniger Fehler angenommen werden müssen.For example, with a reduced security level, a higher transmission power is also possible, since fewer errors have to be assumed to comply with the maximum opening angle.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Die Figur der Zeichnung zeigen in:

  • 1 ein Sicherheitssystem.
The invention is explained below with regard to further advantages and features with reference to the accompanying drawing using exemplary embodiments. The figure of the drawing show in:
  • 1 a security system.

1 zeigt ein Sicherheitssystem (1) zur Lokalisierung einer Person (2) und/oder eines Objektes (8) in einem Überwachungsbereich (10), mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (3), mit mindestens einem Funkortungssystem (4) zur Positionsbestimmung der Person (2) und/oder des Objektes (8) im Überwachungsbereich (10), mit mindestens einem ortsauflösenden Sensor (7) zur Anwesenheitsbestimmung der Person (2) und/oder des Objektes (8) in einem Schutzfeld (11) des ortsauflösenden Sensors (7), wobei das Schutzfeld (11) innerhalb des Überwachungsbereichs (10) angeordnet ist, wobei das Funkortungssystem (4) angeordnete Funkstationen (5) aufweist, wobei an der Person (2) und/oder dem Objekt (8) mindestens ein Funktransponder (6) angeordnet ist, wobei mittels dem Funkortungssystem (4) Positionsdaten der Person (2) und/oder des Objektes (8) ermittelbar sind, wobei die Positionsdaten von den Funkstationen (5) des Funkortungssystems (4) an die Steuer- und Auswerteeinheit (3) übermittelbar sind, und mittels des ortsauflösenden Sensors (7) Statusinformationen zum Schutzfeld (11) ermittelbar sind, wobei Statusinformationen zum Schutzfeld (11) von dem ortsauflösenden Sensor (7) an die Steuer- und Auswerteeinheit (3) übermittelbar sind, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist, die Positionsdaten des Funkortungssystems (4) und die Statusinformationen des ortsauflösenden Sensors (7) auszuwerten und wenn eine Person (2) und/oder ein Objekt (8) von dem Funkortungssystem (4) in dem Überwachungsbereich (10 ermittelt werden die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist den ortsauflösenden Sensor (7) in einen Betrieb mit nicht reduziertem Sicherheitslevel zu versetzen, und wenn keine Person (2) und/oder kein Objekt (8) von dem Funkortungssystem (4) in dem Überwachungsbereich (10) ermittelt werden, die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist den ortsauflösenden Sensor (7) in einen Betrieb mit reduziertem Sicherheitslevel zu versetzen. 1 shows a security system (1) for locating a person (2) and/or an object (8) in a surveillance area (10), with a control and evaluation unit (3), with at least one radio location system (4) for determining the position of the person ( 2) and/or the object (8) in the monitoring area (10), with at least one spatially resolving sensor (7) for determining the presence of the person (2) and/or the object (8) in a protective field (11) of the spatially resolving sensor (7 ), wherein the protective field (11) is arranged within the monitoring area (10), the radio location system (4) having arranged radio stations (5), with at least one radio transponder (6) on the person (2) and/or the object (8). ) is arranged, wherein position data of the person (2) and / or the object (8) can be determined by means of the radio location system (4), the position data from the radio stations (5) of the radio location system (4) to the control and evaluation unit (3 ) can be transmitted, and status information about the protective field (11) can be determined by means of the spatially resolving sensor (7), whereby status information about the protective field (11) can be transmitted from the spatially resolving sensor (7) to the control and evaluation unit (3), the control - and evaluation unit (3) is designed to evaluate the position data of the radio location system (4) and the status information of the spatially resolving sensor (7) and if a person (2) and / or an object (8) from the radio location system (4) in the surveillance area (10 are determined the control and evaluation unit (3) is designed to have spatial resolution to put the sensor (7) into operation with a non-reduced security level, and if no person (2) and/or no object (8) is detected by the radio location system (4) in the monitoring area (10), the control and evaluation unit (3) is designed to put the spatially resolving sensor (7) into operation with a reduced security level.

Die Lösung geht davon aus, dass in einer Fertigungsanlage oder einem Logistikzentrum neben den lokal angebrachten ortsauflösenden Sensoren (7) bzw. Sicherheitssensoren zusätzlich ein Funkortungssystem (4) bzw. sicheres Lokalisierungssystem installiert ist, dass die Positionen der anwesenden Personen (2), Objekte (8) bzw. von mobilen Maschinen mit einer Genauigkeit von rund einem Meter oder genauer ermittelt. Zu diesem Zweck sind alle Personen (2), Objekte (8) und/oder beispielsweise mobile Maschinen mit mindestens einem Funktransponder (6) versehen.The solution assumes that in a production plant or a logistics center, in addition to the locally installed spatially resolving sensors (7) or safety sensors, a radio location system (4) or secure localization system is also installed so that the positions of the people present (2), objects ( 8) or by mobile machines with an accuracy of around one meter or more precisely. For this purpose, all people (2), objects (8) and/or mobile machines, for example, are provided with at least one radio transponder (6).

Wenn der Sicherheitslevel des Sensors (7) temporär herabsetzt ist, dann wird die Produktivität erhöht.If the safety level of the sensor (7) is temporarily reduced, productivity is increased.

Das sichere Funkortungssystem (4) ermittelt und verfolgt die Aufenthaltsorte aller Personen (2) oder Objekte (8) im Überwachungsbereich (10). Es veranlasst beispielsweise die ortsauflösenden Sensoren (7), die sich in der näheren Umgebung von Personen (2) oder Objekte (8) befinden, einen höheren Sicherheitslevel einzunehmen. Ortsauflösende Sensoren (7), die sich nicht in der näheren Umgebung von Personen (2) oder Objekten (8) befinden, werden beispielsweise dazu veranlasst einen niedrigeren Sicherheitslevel einzunehmen.The secure radio location system (4) determines and tracks the whereabouts of all people (2) or objects (8) in the surveillance area (10). For example, it causes the spatially resolving sensors (7), which are in the immediate vicinity of people (2) or objects (8), to adopt a higher security level. For example, spatially resolving sensors (7) that are not in the immediate vicinity of people (2) or objects (8) are prompted to adopt a lower security level.

Die Signale zum Wechsel des Sicherheitslevel werden beispielsweise vom sicheren Funkortungssystem (4) von der Steuer- und Auswerteeinheit (3) an die ortsauflösenden Sensoren (7) gesendet. Beispielsweise weist der ortsauflösende Sensor (7) einen sicheren Eingang bzw. eine sichere Eingangsschnittstelle auf.The signals for changing the security level are sent, for example, by the secure radio location system (4) from the control and evaluation unit (3) to the spatially resolving sensors (7). For example, the spatially resolving sensor (7) has a secure input or a secure input interface.

Der ortsauflösende Sensor (7) kann beispielsweise ortsfest angeordnet sein. Jedoch ist es beispielsweise auch vorgesehen, dass der ortsauflösende Sensor (7) ortsveränderlich, also mobil angeordnet ist. Beispielsweise ist der ortsauflösende Sensor (7) an einem Fahrzeug, insbesondere an einem autonomen Fahrzeug angeordnet. Die Funktransponder sind beispielsweise ebenfalls ortsfest oder ortsveränderlich angeordnet. Beispielsweise ist der ortsauflösende Sensor (7) zur mindestens flächigen Überwachung eines Schutzfeldes (11) bzw. Schutzbereichs ausgebildet.The spatially resolving sensor (7) can, for example, be arranged in a stationary manner. However, it is also provided, for example, that the spatially resolving sensor (7) is arranged to be movable, i.e. mobile. For example, the spatially resolving sensor (7) is arranged on a vehicle, in particular on an autonomous vehicle. The radio transponders are, for example, also arranged in a stationary or movable manner. For example, the spatially resolving sensor (7) is designed to monitor at least an area of a protective field (11) or protected area.

Der ortsauflösende Sensor (7) zur mindestens flächigen Überwachung eines Schutzbereiches ist beispielsweise ein Sensor zur Entfernungsmessung. Der Entfernungssensor liefert Entfernungswerte im mindestens zweidimensionalen Raum. Dabei gibt der Sensor (7) Messwerte mit Distanzangaben und Winkelangaben aus. Beispielsweise wird die Entfernung mittels Lichtlaufzeitverfahren oder Triangulationsverfahren ermittelt.The spatially resolving sensor (7) for at least area-wide monitoring of a protected area is, for example, a sensor for distance measurement. The distance sensor provides distance values in at least two-dimensional space. The sensor (7) outputs measured values with distance information and angle information. For example, the distance is determined using the time-of-flight method or triangulation method.

Beispielsweise ist der ortsauflösende Sensor (7) ein optoelektronischer Sensor.For example, the spatially resolving sensor (7) is an optoelectronic sensor.

Bei einem optoelektronischen Sensor, beispielsweise einem Lichtlaufzeitsensor wird das von einem Lichtsender ausgesendete Licht, welches von der Person (2) oder dem Objekt (8) remittiert wird von einem Lichtempfänger empfangen und die Lichtlaufzeit vom Aussenden bis zum Empfangen von der Person (2) oder dem Objekt (8) wird ausgewertet, wodurch die Entfernung zu der Person (2) oder dem Objekt (8) bestimmt werden kann. Dabei handelt es sich um eine Ortung, nämlich beispielsweise der Bestimmung von Entfernung und Winkel.In an optoelectronic sensor, for example a light transit time sensor, the light emitted by a light transmitter, which is remitted by the person (2) or the object (8), is received by a light receiver and the light transit time from emission to reception by the person (2) or the object (8) is evaluated, whereby the distance to the person (2) or the object (8) can be determined. This involves positioning, namely the determination of distance and angle, for example.

Ein Herabstufen bzw. Reduzieren des Sicherheitslevels des lokalen Sensors (7) kann Einfluss auf folgende Aspekte haben:

  • Es darf eine höhere minimale Remission von den Objekten (8) angenommen werden. Daraus folgt eine höhere sichere maximale Reichweite des Sensors (7). Damit ist ein größeres Schutzfeld (11) realisierbar. Beispielsweise kann ein autonomes Fahrzeug damit mit einem größeren Schutzfeld (11) realisiert werden. Dadurch kann das autonome Fahrzeug schneller fahren, was wiederum zu einer höheren Produktivität führt.
Downgrading or reducing the security level of the local sensor (7) can have an impact on the following aspects:
  • A higher minimum remission from the objects (8) can be assumed. This results in a higher safe maximum range of the sensor (7). This allows a larger protective field (11) to be realized. For example, an autonomous vehicle can be realized with a larger protective field (11). This allows the autonomous vehicle to drive faster, which in turn leads to higher productivity.

Die Umschaltung der verschiedenen Sicherheitslevel kann durch eine Betriebsarten-Umschaltung erfolgen.The different security levels can be switched over by switching the operating mode.

Bei einem Lichtgitter als Sensor (7) sind bei einem reduzierten Sicherheitslevel größere Öffnungswinkel sind erlaubt. Beispielsweise bei einem Lichtgitter +/- 5° bei 3 m Entfernung zwischen Sender und Empfänger im Vergleich zu +/- 2,5° bei einem höheren Sicherheitslevel. Beispielsweise ist bei einem reduziertem Sicherheitslevel auch eine höhere Sendeleistung möglich, da auch zur Einhaltung der max. Öffnungswinkel weniger Fehler angenommen werden müssen.With a light grid as a sensor (7), larger opening angles are permitted with a reduced safety level. For example, with a light curtain +/- 5° at a distance of 3 m between transmitter and receiver compared to +/- 2.5° at a higher security level. For example, with a reduced security level, a higher transmission power is also possible, since fewer errors have to be assumed in order to maintain the maximum opening angle.

Die Steuer- und Auswerteeinheit (3) sendet im Normalbetrieb ein Signal an den lokalen ortsauflösenden Sensor (7), wenn er in das geringere Sicherheitslevel wechseln soll. During normal operation, the control and evaluation unit (3) sends a signal to the local spatially resolving sensor (7) when it should switch to the lower security level.

Alternativ könnte der lokale ortsauflösende Sensor (7) ein digitales Signal erhalten, dass den ortsauflösenden Sensor (7) veranlasst für eine vorgegebene Zeit in das geringe Sicherheitslevel zu wechseln.Alternatively, the local spatially resolving sensor (7) could receive a digital signal that spatially resolving sensor (7) causes the system to switch to the low security level for a predetermined time.

Die Informationsübertragung vom Funkortungssystem (4) bzw. der Steuer- und Auswerteeinheit (3) an die lokalen ortsauflösenden Sicherheits-Sensoren (7) kann auf verschiedene Arten übertragen werden.The information transmission from the radio location system (4) or the control and evaluation unit (3) to the local spatially resolved security sensors (7) can be transmitted in various ways.

Beispielsweise per Kabel oder Leitung, meist mit einer Übersetzung auf eine geeignete sichere Schnittstelle wie Ethernet, IO-Link Safety oder einem 1-aus-N Signal.For example, via cable or line, usually with a translation to a suitable safe interface such as Ethernet, IO-Link Safety or a 1-of-N signal.

Beispielsweise kann die Informationsübertragung drahtlos direkt zum lokalen ortsauflösenden Sicherheits-Sensor (7), beispielsweise per Bluetooth, Bluetooth low Energy usw. erfolgen.For example, the information can be transmitted wirelessly directly to the local location-resolving security sensor (7), for example via Bluetooth, Bluetooth low energy, etc.

Beispielsweise kann die Informationsübertragung über den Funktransponder (6) an dem Objekt (8) und dann von dort aus per Kabel oder drahtlos an den ortsauflösenden Sensor (7).For example, the information can be transmitted via the radio transponder (6) to the object (8) and then from there via cable or wirelessly to the spatially resolving sensor (7).

Optional ist eine erste Überprüfungseinheit vorgesehen, wobei die erste Überprüfungseinheit mit der Steuer- und Auswerteeinheit (3) verbunden ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (3) von der ersten Überprüfungseinheit überprüft wird.Optionally, a first checking unit is provided, the first checking unit being connected to the control and evaluation unit (3), the control and evaluation unit (3) being checked by the first checking unit.

Die erste Überprüfungseinheit bzw. ein sicherer RTLS Watchdog Controller, überwacht die Steuer- und Auswerteeinheit (3), wobei die erste Überprüfungseinheit beispielsweise die bestimmten Positionsdaten plausibilisiert, Umschaltsignale für einen Sicherheitsstatus der einzelnen Funktransponder (6) sendet oder beispielsweise abhängig von der Situation Überprüfungseinheit-Rücksetzsignale an die Funktransponder (6) initiiert.The first checking unit or a secure RTLS watchdog controller monitors the control and evaluation unit (3), the first checking unit, for example, checking the plausibility of the specific position data, sending switching signals for a security status of the individual radio transponders (6) or, for example, depending on the situation, checking unit - Reset signals to the radio transponder (6) are initiated.

Die erste Überprüfungseinheit und die Steuer- und Auswerteeinheit (3) bilden damit mindestens ein einkanaliges System mit Testung gemäß ISO 13849 oder optional ein zweikanaliges System. Die erste Überprüfungseinheit stellt die notwendigen Diagnosemechanismen, wie sie beispielsweise von den einschlägigen Sicherheitsnormen gefordert werden, bereit.The first checking unit and the control and evaluation unit (3) thus form at least a single-channel system with testing according to ISO 13849 or optionally a two-channel system. The first verification unit provides the necessary diagnostic mechanisms, such as those required by the relevant safety standards.

Bezugszeichen:Reference symbol:

11
Sicherheitssystemsecurity system
22
Personperson
33
Steuer- und AuswerteeinheitControl and evaluation unit
44
FunkortungssystemRadio location system
55
Funkstationenradio stations
66
FunktransponderRadio transponder
77
ortsauflösender Sensorspatially resolving sensor
88th
Objektobject
99
erste Überprüfungseinheitfirst verification unit
1010
ÜberwachungsbereichMonitoring area
1111
SchutzfeldProtective field

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102019131833 A1 [0008]DE 102019131833 A1 [0008]

Claims (13)

Sicherheitssystem (1) zur Lokalisierung einer Person (2) und/oder eines Objektes (8) in einem Überwachungsbereich, mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (3), mit mindestens einem Funkortungssystem (4) zur Positionsbestimmung der Person (2) und/oder des Objektes (8) im Überwachungsbereich, mit mindestens einem ortsauflösenden Sensor (7) zur Anwesenheitsbestimmung der Person (2) und/oder des Objektes (8) in einem Schutzfeld des ortsauflösenden Sensors (7), wobei das Schutzfeld innerhalb des Überwachungsbereichs angeordnet ist, wobei das Funkortungssystem (4) angeordnete Funkstationen (5) aufweist, wobei an der Person (2) und/oder dem Objekt (8) mindestens ein Funktransponder (6) angeordnet ist, wobei mittels dem Funkortungssystem (4) Positionsdaten der Person (2) und/oder des Objektes (8) ermittelbar sind, wobei die Positionsdaten von den Funkstationen (5) des Funkortungssystems (4) an die Steuer- und Auswerteeinheit (3) übermittelbar sind, und mittels des ortsauflösenden Sensors (7) Statusinformationen zum Schutzfeld ermittelbar sind, wobei Statusinformationen zum Schutzfeld von dem ortsauflösenden Sensor (7) an die Steuer- und Auswerteeinheit (3) übermittelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist, die Positionsdaten des Funkortungssystems (4) und die Statusinformationen des ortsauflösenden Sensors (7) auszuwerten und und wenn eine Person (2) und/oder ein Objekt (8) von dem Funkortungssystem (4) in dem Überwachungsbereich ermittelt werden die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist den ortsauflösenden Sensor (7) in einen Betrieb mit nicht reduziertem Sicherheitslevel zu versetzen, und wenn keine Person (2) und/oder kein Objekt (8) von dem Funkortungssystem (4) in dem Überwachungsbereich ermittelt werden, die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist den ortsauflösenden Sensor (7) in einen Betrieb mit reduziertem Sicherheitslevel zu versetzen.Security system (1) for locating a person (2) and/or an object (8) in a surveillance area, with a control and evaluation unit (3), with at least one radio location system (4) for determining the position of the person (2) and/or of the object (8) in the monitoring area, with at least one spatially resolving sensor (7) for determining the presence of the person (2) and/or the object (8) in a protective field of the spatially resolving sensor (7), the protective field being arranged within the monitoring area, wherein the radio location system (4) has arranged radio stations (5), at least one radio transponder (6) being arranged on the person (2) and/or the object (8), wherein position data of the person (2) is obtained by means of the radio location system (4). and/or the object (8) can be determined, wherein the position data can be transmitted from the radio stations (5) of the radio location system (4) to the control and evaluation unit (3), and status information about the protective field can be determined by means of the spatially resolving sensor (7). , wherein status information about the protective field can be transmitted from the spatially resolving sensor (7) to the control and evaluation unit (3), characterized in that the control and evaluation unit (3) is designed to receive the position data of the radio location system (4) and the status information of the to evaluate the spatially resolving sensor (7) and if a person (2) and/or an object (8) are detected by the radio location system (4) in the monitoring area, the control and evaluation unit (3) is designed to incorporate the spatially resolving sensor (7). to set an operation with a non-reduced security level, and if no person (2) and/or no object (8) are detected by the radio location system (4) in the monitoring area, the control and evaluation unit (3) is designed to use the spatially resolving sensor ( 7) to move to an operation with a reduced security level. Sicherheitssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Betrieb mit reduzierten Sicherheitslevel eine Steuer- und Auswerteeinheit des ortsauflösenden Sensors ausgebildet ist aufgrund niedrigerer Anforderungen bezüglich einer Fremdlicht-Festigkeit, Fremdlichttests mit einer geringeren Güte durchzuführen.Security system (1). Claim 1 , characterized in that when operating with a reduced safety level, a control and evaluation unit of the spatially resolving sensor is designed to carry out external light tests with a lower quality due to lower requirements with regard to external light resistance. Sicherheitssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Betrieb mit reduzierten Sicherheitslevel eine Steuer- und Auswerteeinheit des ortsauflösenden Sensors ausgebildet ist, wenn eine Verschmutzung einer Frontscheibe des ortsauflösenden Sensors detektiert wird, nur eine Warnung von der Steuer- und Auswerteeinheit ausgeben wird, aber Schaltausgänge des ortsauflösenden Sensors aktiv bleiben.Security system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that when operating with a reduced security level, a control and evaluation unit of the spatially resolving sensor is designed, if contamination of a windshield of the spatially resolving sensor is detected, only a warning from the control and The evaluation unit will output, but the switching outputs of the spatially resolving sensor remain active. Sicherheitssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Betrieb mit reduzierten Sicherheitslevel eine Steuer- und Auswerteeinheit des ortsauflösenden Sensors ausgebildet ist weniger Fehlerbeherrschungsmaßnahmen durchzuführen.Security system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that when operating with a reduced security level, a control and evaluation unit of the spatially resolving sensor is designed to carry out fewer error control measures. Sicherheitssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Betrieb mit reduzierten Sicherheitslevel eine Steuer- und Auswerteeinheit des ortsauflösenden Sensors ausgebildet ist weniger oder keine Mehrfachauswertungen mehr durchzuführen.Security system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that when operating with a reduced security level, a control and evaluation unit of the spatially resolving sensor is designed to carry out fewer or no more multiple evaluations. Sicherheitssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Überprüfungseinheit (9) vorgesehen ist, wobei die erste Überprüfungseinheit (9) mit der Steuer- und Auswerteeinheit (3) verbunden ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (3) von der ersten Überprüfungseinheit (9) überprüft wird.Security system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a first checking unit (9) is provided, the first checking unit (9) being connected to the control and evaluation unit (3), the control and evaluation unit (3 ) is checked by the first checking unit (9). Sicherheitssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkortungssystem (4) ein Ultrabreitband-Funkortungssystem ist, wobei die verwendete Frequenz im Bereich von 3,1 GHz bis 10,6 GHz ist, wobei die Sendeenergie pro Funkstation (5) maximal 0,5 mW beträgt.Security system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the radio location system (4) is an ultra-wideband radio location system, the frequency used being in the range from 3.1 GHz to 10.6 GHz, the transmission energy per radio station (5 ) is a maximum of 0.5 mW. Sicherheitssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ortsauflösende Sensor (7) ein Ultraschallsensor oder ein Radarsensor ist.Security system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the spatially resolving sensor (7) is an ultrasonic sensor or a radar sensor. Sicherheitssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ortsauflösende Sensor (7) zur mindestens räumlichen Überwachung eines Überwachungsbereiches ausgebildet istSecurity system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the spatially resolving sensor (7) is designed for at least spatial monitoring of a monitoring area Sicherheitssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ortsauflösende Sensor ein Laserscanner (14), ein Sicherheitslaserscanner, eine 3D-Kamera, eine Stereokamera oder eine Lichtlaufzeitkamera ist.Security system (1). Claim 1 , characterized in that the spatially resolving sensor is a laser scanner (14), a security laser scanner, a 3D camera, a stereo camera or a time-of-flight camera. Sicherheitssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- und Auswerteeinheit des ortsauflösenden Sensors im Betrieb mit reduziertem Sicherheitslevel ausgebildet ist eine Auswertung auf Basis einer höheren minimalen Remission des Objektes durchzuführen.Security system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a control and evaluation unit of the spatially resolving sensor is designed to carry out an evaluation on the basis of a higher minimum remission of the object when operating with a reduced security level. Sicherheitssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ortsauflösende Sensor ein Lichtgitter ist.Security system (1). Claim 1 , characterized in that the spatially resolving sensor is a light grid. Sicherheitssystem (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- und Auswerteeinheit des Lichtgitters im Betrieb mit reduziertem Sicherheitslevel ausgebildet ist eine Auswertung auf Basis eines größeren Öffnungswinkels von Lichtempfängern des Lichtgitters durchzuführen.Security system (1). Claim 12 , characterized in that a control and evaluation unit of the light grid is designed to carry out an evaluation based on a larger opening angle of light receivers of the light grid when operating with a reduced safety level.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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